畫法幾何與工程制圖DescriptiveGeometryandEngineeringDrawing

SchoolofMechanicalandPowerEngineeringinHenanPolytechnicUniversity主講人：三維造型簡介

(3DModelling)

基本體三維造型

組合體三維造型三維造型工具簡介（SolidWorks2007）一、幾何造型概念：指用計(jì)算機(jī)及其圖形系統(tǒng)來表示和構(gòu)造形體的幾何形狀，建立計(jì)算機(jī)內(nèi)部模型的過程。幾何造型是CAD/CAM系統(tǒng)的核心技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)CAD/CAM技術(shù)集成的基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)過程：將物體的形狀及其屬性（如顏色、紋理等）存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)，形成該物體的三維幾何模型。該模型是對原物體的確切的數(shù)學(xué)描述或是對原物體某種狀態(tài)的真實(shí)模擬。它為各種不同的后續(xù)應(yīng)用提供信息，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、裝配和工程分析等機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。階段：線框模型、表面模型、實(shí)體模型。4.4基本體三維造型二、參數(shù)化特征造型1.概念：以實(shí)體造型為基礎(chǔ)，用具有一定的設(shè)計(jì)或加工功能的特征作為造型的基本單元建立零部件的幾何模型。參數(shù)化技術(shù)是特征造型的主要特點(diǎn)，參數(shù)化是指使用約束來定義和修改幾何模型，約束主要包括尺寸約束、拓?fù)浼s束。2.特征造型的幾個概念1）特征特征類型說明幾何特征繪制性特征反映零件的特定幾何形狀。通過繪制平面草圖，再按照指定的特征生成方式，由面到體進(jìn)行創(chuàng)建。如拉伸特征、旋轉(zhuǎn)特征、掃描特征、放樣特征等。置放性特征反映零件的特定幾何形狀。不必繪制草圖，直接對已建好的特征進(jìn)行特征添加，如孔、倒角、圓角、抽殼、筋板等特征。定位特征用來約束幾何特征的形狀和位置。如工作面、工作軸、工作點(diǎn)。草圖2）草圖草圖繪制是三維造型的基礎(chǔ)，有了草圖，再按照一定的特征生成方式（如拉伸、旋轉(zhuǎn)等方式）就可以生成不同的實(shí)體，草圖一般是二維平面圖形，也可以是三維曲線。

(a)草圖(b)拉伸特征草圖及特征3）草圖平面繪制草圖，首先應(yīng)確定繪制草圖的平面，草圖平面可以是系統(tǒng)默認(rèn)的坐標(biāo)面、實(shí)體平面、以及借助“工作平面”、“工作軸”、“工作點(diǎn)”工具創(chuàng)建的平面。4）特征生成方式特征生成方式是從草圖到特征的過程描述，特征生成方式主要有：①拉伸，②旋轉(zhuǎn)，③掃描，④放樣等。特征生成時，需要進(jìn)行參數(shù)的確定和運(yùn)算方式的選擇。運(yùn)算方式包括并、差、交，并運(yùn)算為“填料”，差運(yùn)算為“除料”。

（a）并運(yùn)算生成圓柱體（b）差運(yùn)算生成圓柱孔并運(yùn)算和差運(yùn)算拉伸旋轉(zhuǎn)特征的創(chuàng)建放樣特征的創(chuàng)建掃描特征的創(chuàng)建草圖1軸線草圖2四、截切體與相貫體的造型

1．截切體可看成基本體與被切去形體的差運(yùn)算結(jié)果。

（a）按回轉(zhuǎn)特征生成半球體

（b）在過球心的平面上繪制草圖，按差運(yùn)算方式雙向拉伸形成開槽半球體。草圖平面草圖1草圖22．相貫體關(guān)鍵是確定兩相交體素的特征和相對位置。

a.選擇平行與xoy坐標(biāo)面和球面的平面為草圖平面b.在草圖平面上繪制草圖c.按拉伸方式生成特征(1)半球與三棱柱相交

a.在草圖平面上繪制草圖b.按并運(yùn)算拉伸生成特征c.按差運(yùn)算拉伸生成特征(2)半球與圓柱相交5.5組合體三維造型1、CSG表示法三維實(shí)體模型的計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示，其實(shí)質(zhì)是利用正則集合運(yùn)算，即運(yùn)用并（∪）、交（∩）、差（—），將復(fù)雜形體定義為簡單體素的合成。2、組合體的CSG表示法用一棵有序的倒置二叉樹來表示組合體的集合構(gòu)成方式，二叉樹的樹根表示組合體（S），二叉樹的樹梢對應(yīng)構(gòu)成組合體的體素——樹梢體素（Si），樹杈為歸范化布爾運(yùn)算（交、并、差）運(yùn)算符號，不同位置樹杈的集合構(gòu)形方式對應(yīng)著不同層次的組合體，較低層次組合體又成為構(gòu)造更高層次組合體的體素。一、組合體的CSG描述二、組合體的造型方法組合體造型的步驟如下：1）形體分析。分析組合體的構(gòu)型過程，用組合體CSG表示法確定造型順序，并確定各體素的草圖和特征形成方式。CSG表示可能有多種，不適當(dāng)?shù)谋硎究赡軙a(chǎn)生不正確的造型結(jié)果，一般應(yīng)先并運(yùn)算后差運(yùn)算和交運(yùn)算，確定合理的CSG表示。2）確定并構(gòu)建基特征。3）按順序構(gòu)建各附屬特征。先根據(jù)與基特征的相對位置關(guān)系，確定草圖平面的位置，再繪制草圖，選擇適當(dāng)特征生成方式。4）添加必要的置放性特征，完成組合體的造型。例5-13完成圖(a)所示的組合體造型S1為基特征，可看作在四棱柱的基礎(chǔ)上挖掉4個小圓柱和四個圓角，挖掉的圓柱體通過草圖面拉伸獲得，使用圓角特征命令，分別選擇各棱線可生成圓角。形體2、形體3、形體4為從屬特征。形體2可看作是在大圓柱的基礎(chǔ)上挖掉兩個小圓柱而形成，挖掉的圓柱體按孔特征獲得，也可通過草圖面按拉伸方法獲得。S3和S4按筋板特征獲得，也可通過草圖按雙向拉伸的方法獲得。

例5-14完成圖(a)所示的組合體造型

該立體可看作切割型組合體，是由四棱柱體S1經(jīng)過4次切割形成。切下的形體2、3、4、5、6五部分，均可在四棱柱S1的基礎(chǔ)上根據(jù)各自的草圖（反映形狀特征的平面）用拉伸的方法獲得。